【世博会的科学传奇】之太空探秘（转载）

【世博会的科学传奇】之太空探秘科学松鼠会 发表于 2010-04-03 13:29
by  赵致真
天文学不仅是古代科学的源头和摇篮，也是是近代科学的“重镇”和前沿。在银河系的“万家灯火”中，人类在一盏叫做太阳的温暖“灯光”下成长了自己的文明，并向着辽阔的宇宙张望。我们今天已经把望远镜伸向100亿光年之外的太空深处，我们的航天器已经飞向茫茫银河之滨。我们已经在探索黑洞、类星体、暗物质、暗能量的奥秘并推究宇宙的起源和终结。大自然也许正是通过进化出人类来实现自我认识的。
1933年芝加哥世博会没有请总统按下“金键钮”。开幕式的“指令”来自遥远苍穹的“星星之火”。叶凯士天文台用1米口径、世界上最大的折射望远镜对准牧夫座α，即北半球夜空最明亮的大角星，将捕捉到的光线转化为电信号输送到世博会的阿德勒天文馆，开启了展区的万盏华灯和千尺喷泉。大角星距离地球约40光年，因此1933年“到达”芝加哥世博会的大角星光线恰恰是1893年芝加哥世博会期间“出发”的。这一设计最巧妙体现了两届世博会的传承和联系。大角星由此变得家喻户晓。三五成群的公众仰望星空指指点点，成了这届世博会的独特景观。

大角星开启1933年世博会的纪念邮品
1921年爱因斯坦和叶凯士天文台工作人员合影
1933年芝加哥世博会阿德勒天文馆
1851年伦敦世博会上，著名的罗斯天文望远镜和库克天文望远镜便巍然雄踞在水晶宫中央。1867年巴黎世博会的西克雷坦公司大型天文望远镜、1876年费城世博会的海军天文台望远镜，都点染着展区的现代气息和科技品位。1893年芝加哥世博会上，叶凯士望远镜的镜片尚未打磨成功，便迫不及待向公众展示了18米长的镜筒和18吨重的镜身。最轰动一时的望远镜出现在1900年巴黎世博会上，这是法国人德隆科尔制造的长60米、口径1.25米的“观天巨眼”。超高超重的身躯根本无法竖起，只能横卧在离地面7米高的水平支架上，靠一面镜子反射输入光线。这台望远镜完全是为世博会展览制作的，并没有考虑实用性，世博会闭幕后找不到一家买主，只能以解体告终，仅剩下硕大的镜头还保存在巴黎天文台，成为望远镜制造历史上科研与经营双重失败的典型案例。
1851年伦敦世博会罗斯天文望远镜
1867年巴黎世博会天文望远镜
1893年芝加哥世博会叶凯士天文望远镜（镜头尚未完工）
1900年巴黎世博会上德隆科尔巨型天文望远镜
无法逾越的巨大尺度使天文学难以成为实验科学，一切研究只能靠细微的观察和精密的计算。因此，没有望远镜就没有现代天文学。1608年荷兰眼镜制造商利普赛发明望远镜后，伽利略立即加以改造并指向苍穹，成为“发现新天空”的“哥伦布”。这是一个用平凸透镜做物镜，以凹透镜做目镜的简单光学装置，直径4.2厘米的“大眼睛”能比裸眼捕捉更多的光线并汇聚在目镜后，让人看到一个更大、更亮的虚像。1610年，伽利略发表了划时代的著作《星际使者》，朦胧的银河原来是无边的星海，皎洁的月亮竟然布满了环形山，灿烂的太阳哪知会有黑子，而金星的相位变化和木星的4颗卫星恰恰是日心说最可靠的证据。伽利略手中的2小块玻璃永远改变了人类和自然的关系。1611年，开普勒将目镜换成凸透镜并置于物镜的焦点之后，从而看到一个放大的颠倒实像。开普勒望远镜视场更宽广、成像更清晰。增大口径为了收集更多光线，减小曲率能减少球面像差，正是不断加长的焦距，形成了开普勒望远镜修长而壮观的独特造型。
1609年伽利略望远镜
伽利略的《星际使者》和改变世界的两只镜片
1673年赫维留斯制造的45米长、4透镜“长镜身”望远镜

由于不同波长的光线经过透镜时折射率不同，难免带来彩虹般的色差；巨大的镜片只能靠边框支撑，长期重力作用会造成形变而影响精度。1668年，牛顿制造了第一架反射望远镜。将折射光线的凸透镜变成了反射光线的凹面镜，主镜尺寸更容易增大，而且能用更多支撑点承受自身重量。反射望远镜很快成了大型天文台的首选和主流。1851年伦敦世博会举办时，天文学已经硕果累累。惠更斯、卡西尼、哈雷、赫歇尔、梅西耶、皮亚齐、夫朗禾费等一代代天文大师炳若群星，罗斯伯爵的1.8米反射望远镜已经能够看到遥远的旋涡星系。而真正把望远镜神话推向高潮的是天文奇才海尔，他以“三级跳”的跨越，连续制造了1.53米口径的威尔逊天文台望远镜，2.54米口径的胡克望远镜和5.08米口径的海尔望远镜。1923年，哈勃就是用胡克望远镜发现仙女座等星系都是我们银河系之外遥远的“宇宙岛”，1929年观测到遥远天体的光波被“拉长”而向光谱红端移动，并且“红移”量和距离成正比，为宇宙膨胀理论找到最确凿的证据。此后更大的反射望远镜不断问世。1930年，施密特集中了折射和反射式望远镜的优点，制造出视场大、像差小的折反式望远镜。天文摄影技术也日臻成熟。观测工具的每次升级换代，都带来了天文学的新飞跃和大丰收。
牛顿反射式望远镜
第三代罗斯伯爵1.8米口径望远镜
1931年爱因斯坦在哈勃（中）陪同下观看胡克望远镜
帕洛玛天文台5.08米口径海尔望远镜
1962年西雅图世博会开幕式的设计可谓独出心裁和别开生面。正在佛罗里达棕榈滩度假的肯尼迪总统按动“金键钮”，首先触发远在缅因州安杜夫的大型射电望远镜，接收到10000光年外仙后座A超新星遗迹的电磁辐射，这是天空中强度仅次于太阳的射电源，再将信号转送到西雅图世博会场。刹那间无数声光电设备同时发动，2000个气球腾空而起。这一开启仪式无疑最能紧扣“太空时代的人类”主题，和1933年用大角星光线启动芝加哥世博会相比，天文学更加突飞猛进，“射电天文学”已经成为异军突起的全新分支。
1962年4月21日肯尼迪总统准备按动金键钮开启西雅图世博会
人类眼中的“万紫千红”原来只是电磁波中380纳米到750纳米波长的“可见光”，对于红外和紫外的波段我们就“有眼如盲”，光学望远镜也“视而不见”了。射电天文学的观测领域是天体发出的无线电波,波长从1毫米到30米之间，这是我们通过大气层瞭望太空的又一个宝贵窗口。1931年8月，贝尔电话实验室工程师央斯基为了搜寻无线通讯中的天电干扰，在新泽西制作了一架30多米长的天线阵，安装在4个福特T型汽车轮子上。这座“央斯基旋转木马”无意中接收到了来自人马座方向银河系中心稳定的无线电波，从此宣告了射电天文学的诞生。1937年，美国工程师雷伯制造了第一架射电望远镜，并在1941年扫描天宇，得到最早的银河系射电天图。由于可见光在传播中会被星际尘埃阻挡，而无线电波却可以长驱直入，还有些天体只发出“非热辐射”，因此射电望远镜送来了许多新的谜团和答案。望远镜的空间分辨率和口径成正比，和波长成反比，无线电波段的波长比光学波段长百万倍，难怪射电望远镜个个看上去都“大模大样”和“大摇大摆”了。英国洛弗尔射电望远镜口径76米，澳大利亚帕克斯射电望远镜口径64米，德国埃费尔斯贝格射电望远镜和美国格林班克口径均为100米，1963年建成的阿雷西伯射电望远镜口径达305米。英国科学家赖尔1946年便制造出射电干涉仪，将一定距离下2个天线信号的相位进行叠加，从而提高射电望远镜分辨率。1971年在剑桥大学建成综合孔径射电望远镜，8面13米口径的抛物面天线排列在5000米长的基线上，美国、荷兰、澳大利亚、印度急起直追，射电望远镜的灵敏度、分辨率和成像效果已经和光学望远镜并驾齐驱了。类星体、脉冲星、星际分子、微波背景辐射，二十世纪六十年代天文学的这“四大发现”都是射电望远镜划时代的独特贡献。
复制的1931年“央斯基旋转木马”
雷伯1937年制造的第一架射电望远镜
英国洛弗尔射电望远镜
澳大利亚帕克斯射电望远镜
德国埃费尔斯贝格射电望远镜
美国格林班克射电望远镜
美国阿雷西博射电望远镜
剑桥大学赖尔综合孔径射电望远镜
美国新墨西哥州甚大阵综合孔径射电望远镜
各民族的祖先都曾梦想摆脱大地的束缚，飞向浩淼的天宇。1901年美国布法罗世博会“月球旅行”的价值曾长期被忽略和低估，这是汤普森为中途乐园设计的游艺项目，第一次用“飞行器”将游客送上想象中的“月球”。1902年，法国早期电影导演梅里埃根据儒勒凡尔纳的科幻小说拍摄了14分钟电影《月球之旅》，描述6名科学家乘坐“炮弹”射向月亮，以及在月球王国的许多奇遇。我们不妨以炮弹为例，飞行速度越快无疑会落得越远，当速度达到每秒7.9公里时，下落的弧度将和地球的曲率一致，炮弹就会绕着地球转圈而不再落到地面了。这便是理论上的“环绕速度”或“第一宇宙速度”。俄国宇航先驱齐奥尔科夫斯基1903年便提出以液态氧和氢作燃料，用多级火箭达到宇宙速度。
1901年布法罗世博会中途乐园“月球旅行”
1902年科幻电影“月球之旅”
第二次世界大战中德国发射了3000多枚V2火箭，这种新武器以酒精和液态氧为燃料，速度能达到每秒1.6公里，是最早的“亚轨道飞行器”。纳粹政权溃败前夕，美国以高度战略智慧实施绝密的“回形针行动”，将布劳恩等德国第一流火箭专家和资料器材席卷而去，苏联如梦初醒后亡羊补牢，急忙将剩下的德国科学家和设备收拾干净。毋庸置疑，后来的火箭都带有V2血统，人们调侃说，“美、苏火箭在天上见面后，一定会以母语德文互致问候。”
二战期间德国发射V2火箭
1946年布劳恩等104位德国火箭科学家在美国布里斯堡
1958年布鲁塞尔世博会拉开了太空时代的序幕，也宣告了“太空竞赛”的开始。1957年10月4日，苏联用R7捆绑式二级火箭成功发射了第一颗人造卫星斯普尼克1号，重83.6千克，仅携带一台无线电发射装置，沿着远地点939千米的椭圆轨道运行3个月、1440圈。11月3日接着发射508.3千克的斯普尼克2号，运行162天2570圈，搭乘的小狗来伊卡在进入轨道6小时后因舱内高温而死去，但却留下了超重和失重时心率、血压、呼吸等生理数据，为人类进入太空铺平了道路，这个莫斯科“街头流浪犬”成为万古流芳的第一只“太空狗”。布鲁塞尔世博会上，庞大的苏联馆中央高悬着两颗人造卫星的实体模型，千百万观众怀着不同的心态瞻望人类力量第一次“抛到天上不再掉下来的东西”。赫鲁晓夫放言“美国已经安睡在苏联的月光下”，让白宫惊慌失措和心急如焚。这一局势隐喻着整个美国已经暴露在苏联的核打击之下。1958年1月31日，美国成功发射了13.97千克的卫星探索者1号，并用盖革计数器发现了地球上空的“范艾伦辐射带”。1958年7月29日艾森豪威尔总统签署《美国国家航空及太空法案》，正式成立国家航空航天局，简称NASA。可见“太空竞赛”的本质是军备竞赛。1958年12月，美国试图把第一个灵长目动物——猴子戈多送上太空而未能成功，苏联却在1960年8月19日将两只小狗送上地球轨道并安全返回。接着“平地一声雷”，1961年4月12日，苏联空军上尉加加林乘坐东方1号飞船在远地点301公里的轨道上绕地一周，历时108分,然后从7000米高空跳伞安全着陆，成为人类历史上第一个“太空人”。辽阔的苏联国土一片沸腾，莫斯科举行盛大仪式欢迎九天凯旋的英雄，早期美、苏太空竞赛中，苏联几乎连连得分，步步领先，成为无可争议的赢家。
1958年布鲁塞尔世博会苏联馆中央高悬着第一颗人造卫星
罗马尼亚为庆祝苏联卫星斯普尼克2号而发行的邮票
1958年1月31日美国举行探索者1号新闻发布会（右1为布劳恩）
1961年4月14日加加林与赫鲁晓夫观礼莫斯科红场欢迎仪式的盛大游行
1962年西雅图世博会是在冷战时代“最冷点”和太空竞赛“最热点”召开的。苏联和东欧国家均未参加，人称“冷战世博会”。600英尺高的太空针昭示着宇航时代到来，波音公司太空馆每10分钟将750名观众送往“银河外”旅行。NASA馆则第一次向美国公众展出了各种火箭、卫星和航天计划。最轰动的事件是当年2月20日，格林乘坐水星计划友谊7号飞船绕地3匝，历时4小时55分23秒，成为美国第一个“太空人”。世博会上展出了格林的太空舱，此后便送到史密森尼博物馆永久保存。5月10日，格林在布劳恩陪同下来到世博会，所到之处追慕者如醉如狂。有个情节颇富戏剧性，苏联第二个太空人季托夫也以私人名义出席了西雅图世博会。当记者向这两位“太空人”问道“在天上是否见到了上帝”时，季托夫回答“我只相信人类的力量、潜能和理性。”格林则回答说“上帝不会小到让你能从外层空间看到他。”而在西雅图世博会开幕前的1961年5月25日，肯尼迪总统便向全世界宣布一项重要的国家目标，在60年代之内把人类送上月球。航天史上最壮阔和浩大的阿波罗登月计划拉开了序幕。
1962年西雅图世博会波音公司太空馆
1962年西雅图世博会NASA馆展出格林乘坐的太空舱“友谊7号”
1962年西雅图世博会上格林为公众签字留念
1964年纽约世博会也是美国向月球进军的誓师会和动员会。NASA和国防部联合开设了“太空园”，将美国航天的“家底”扫数展出。高耸的火箭鳞次栉比，各种卫星、飞船目不暇接，大有“沙场秋点兵”之势。特别阿波罗飞船和大推力运载火箭土星5号全阵容亮相，令登月计划深入人心。1967年蒙特利尔世博会是阿波罗计划的又一次造势，美国圆球形展馆顶部的“太空观景台”展示了登月方案的细节和实体模型。到了1970年大阪世博会，美国馆已经成为阿波罗计划大获全胜、庆功献捷的发布会。1969年7月16日，阿波罗11号从佛罗里达州肯尼迪航天中心升空，休斯顿时间7月20日下午4时17分43秒在月球“静海”着陆。7月21日凌晨2点56分，宇航员阿姆斯特朗的左脚踏上了月面，并说出了万古流芳的名言“这是一个人的一小步，却是人类的一大步。”阿波罗计划的成功是世界文明史空前的奇勋，科学家选择了绝妙的“月球轨道集合”方案，由较大的指令-服务舱携带较小的登月舱进入月球轨道，登月舱又由形同蜘蛛的“下降级”和“上升级”两部分组成。与指令-服务舱分离后“下降级”逆向点火减速着陆，一名宇航员留在指令-服务舱内继续绕月球飞行。返回时“下降级”被弃置，“上升级”克服很小的月球重力起飞，与指令-服务舱会合后留在绕月轨道上直至坠毁。装有隔热层的指令舱进入地球大气层前再次丢弃服务舱并张伞溅落。阿波罗计划共有6次、12名宇航员登上月球，先后投入人力40多万，资金254亿美元，不仅全面增进了对月球的认识，也带动了航天、通信、计算机等产业迅速发展。阿波罗1号3名宇航员不幸遇难和阿波罗13号化险为夷的故事，则永远载入人类的航天史册。大阪世博会上，美国馆的“镇馆之宝”是阿波罗11号运回地球的“月亮石”，公众要排5小时队才能看看阿姆斯特朗用钻杆从另一个星球上凿下的神奇标本。阿波罗8号指令舱的“原件”和阿波罗11号登月舱的模型前同样人潮涌动，6400万观众沐浴了“阿波罗”带来的“月光”。而苏联馆巨大的火箭和联盟号飞船虽昂然挺立，阿波罗的捷足先登已经宣告了美国在“太空竞赛”中获胜。1975年7月，阿波罗飞船执行最后的使命，与苏联飞船联盟19号在太空“握手言欢”。17日16时零9分，两艘飞船如约相会于法国洛林地区上空并成功对接，两位指令长实现了不同国籍宇航员第一次历史性的太空握手，双方宇航员互相“串门”并交换礼物和共进晚餐。“美苏太空争霸战”到此画上了句号。这是世界和平的福音和航天技术的凯歌。
1964年纽约世博会“太空园”展出的土星5号火箭推进器
1967年蒙特利尔世博会美国馆展出阿波罗登月计划
1970年大阪世博会美国馆展出阿波罗登8号指令舱
1975年7月17日阿波罗飞船和联盟19号飞船对接示意图
1986年温哥华世博会的“领衔主演”仍是美国和苏联馆，给时代定调的主旋律仍是太空技术。苏联展出了33米长、35吨重的宇宙空间站，一任游客自由参观和穿行。美国馆则展出了正在筹建的“自由空间站”。1971年4月19日，苏联成功发射了世界第一个宇宙空间站“礼炮1号”，这是个20米长、直径4米的“两室一厅”。1971年6月6日，联盟11号飞船首次与礼炮1号成功对接，尽管返回时因座舱失压导致3名宇航员遇难，但他们已经在“礼炮1号”上逗留了23天。宇宙空间站是长期运行在近地轨道——即距离地面160公里至2000公里的太空基地，能为宇航员提供居住和工作条件，携带复杂仪器和望远镜，利用高真空和微重力进行科学实验，并成为天上的接待站和仓储站。美国1973年5月14日发射了77吨重的“天空实验室”。1986年2月20日，苏联把第一个长久性空间站“和平号”送上了天，经过10年不断“添砖加瓦”，1996年最后落成时长达87米，重135吨，约90分钟绕地球1周。先后有12个国家104人在和平号空间站进行过23000项科学实验。然而由于设备老化和资金匮乏，俄罗斯最终决定忍痛将它坠毁。2001年3月23日是和平号空间站大限到来的日子，许多人从世界各地专程赶到斐济海岸，为鞠躬尽瘁的“和平号”最后送行，凌晨6时，空间站解体的碎片如同耀眼的花雨洒进南太平洋波涛，几位俄罗斯宇航员面对大海失声痛哭，阿弗迪耶夫3次升空累计在和平号工作了747天半，那里已经是他们心中的“第二个家”。所幸地球的天空迅速弥补了缺失。1998年11月20日，美国、俄国、日本、加拿大、巴西和欧洲空间局共同筹建的阿尔法国际空间站发射了第一个曙光号功能货仓，2000年11月2日，三名宇航员首批抵达国际空间站，2005年日本爱知世博会第一次展出了国际空间站模型，比和平号宇宙空间站大4倍，预计2011年12月最后建成。这是人类在太空营造的大型科学宫殿，也是世界各国通力合作，联手放飞的超级“人造卫星”。

1986年温哥华世博会苏联馆展出宇宙空间站模型

1986年温哥华世博会美国馆“自由空间站”模型

拍摄于1998年6月12日的和平号宇宙空间站
建成后的国际空间站
在人类进军太空的历史上，航天飞机上演了大气磅礴而动人心魄的一幕。1984年新奥尔良世博会原本以水为主题，但新建造的首架航天飞机企业号通过波音747空运和密西西比河水运来到了世博会现场，成为“喧宾夺主”的一大巨观。不过企业号只是从未进入空间轨道的测试机。1986年温哥华世博会上，美国馆放映了6分钟宽银幕电影，展现了航天飞机升空的潇洒与壮美。航天飞机像火箭般垂直起飞，像卫星般绕地运行，像飞机般滑翔落地。如同12海里被定义为“领海”和“公海”的分界，100公里高的“冯卡门”线也被视为“领空”和“太空”的边线。航天飞机便穿梭往返于太空和地面之间。巨大的铁锈色外挂箱装满液态氢和氧，给三台主发动机提供燃料同时成为航天飞机升空时的“脊梁”，8分半钟后脱落丢弃；一对固体推进火箭在最初起步时提供80%以上的升力，2分钟后分离并用降落伞回收；最精华和核心的部分是轨道器，即航天飞机机身。三角翼的外形适应大气中高超音速、超音速、亚音速和水平着陆的各种飞行，装载7名乘员和30吨辎重，机械臂在失重空间能搬运大质量物体。航天飞机由250多万零部件组成，可反复使用百次。自1981年4月13日哥伦比亚号首航后，挑战者号、发现者号、亚特兰蒂斯号、奋进号相率登场，成为太空中的一代天骄和生龙活虎。航天飞机搭载卫星和修理卫星；为宇宙空间站迎来送往和搬有运无；施放哈勃空间望远镜并治好他的“近视眼”，让人类观察到了“全波段”的宇宙；而在无数次飘飘欲仙的“太空漫步”中，宇宙服是最小巧、精细和贴身的“个人飞船”。1992年9月12日，奋进号宇航员马克和戴维斯成为第一对太空伉俪，1998年10月29日，美国第一位太空人格林以77岁高龄登上发现号重返太空。航天飞机作为穿梭于天壤之间的精灵，为一个时代留下太多的美好记忆。苏联航天飞机暴风雪号的无疾而终则令人深深惋惜。最难忘1984年10月5日挑战者号升空时爆炸和2003年2月1日哥伦比亚号降落时解体，悲壮的一幕如苍鹰击殿和白虹贯日，永远定格在史册中，让人类懂得探索宇宙的征途上有时必须付出牺牲和擦去眼泪。2010年后，现存的三架航天飞机将全部退役，由更加安全可靠的新一代航天器奥赖恩接班，美国已经从“多功能”思路回归到升级版的“阿波罗”框架，奥赖恩还将承担月球旅行乃至火星探测的重任。

1984年企业号航天飞机运抵新奥尔良世博会

1981年4月13日哥伦比亚号航天飞机升空

1993年奋进号宇航员马斯格雷夫在机械臂上维修哈勃空间望远镜

77岁的美国第一位太空人格林1998年10月29日乘坐发现者号航天飞机重返太空
其实人类的航天活动早就不限于做地球的“表面文章”了，美苏两国在太空竞赛伊始便“探骑四出”，以“第二宇宙速度”冲出地球引力，造访太阳系的各位“邻居”。1964年纽约世博会上，美国NASA隆重展出了1962年8月27日成功发往金星的第一个探测器“水手2号”和阿特拉斯二级运载火箭。经过2.9亿公里、108天的“奥德赛”漂泊，“水手2号”从金星上空3500公里空中飞越，拍摄了最早的金星全景照片并证实了这里地面温度高达450摄氏度。此后美、苏竞相发射的金星探测器达40多个，有些在炼狱般的表面降落后融化，有些成为金星的人造卫星，其中以1985年亚特兰蒂斯号航天飞机送入航程的麦哲伦号探测器最为精良和功勋卓著。水星的第一个探测器是1973年11月3日发射的“水手10号”，3次飞临水星上空并送回了2800幅照片，至今仍在绕太阳运行。2004年8月3日发射的“信使号”让我们更全面认识了水星这颗离太阳最近的“小兄弟”。而火星则是除地球之外人类了解最多的太阳系行星。1964年11月28日美国发射“水手4号”火星探测器，证实这里是一个既没有生命更没有“运河”的荒寂世界，从此科幻小说家再也不写“火星人”了。在美、苏两国的30余个火星探测器中，1975年8月20日发射的“海盗1号”和随后发射的“海盗2号”最为杰出，两个“海盗”的着陆器分别于1976年7月20日和9月3日用安全气囊降落在火星表面。先后传回数万张高清晰度照片。最不可思议的是2004年1月4日在火星登陆的漫游车“勇气号”和3个月后在火星另一个半球登陆的“机遇号”，设计寿命原为3个月，但由于火星的风能拂去太阳能电池板尘埃和地球上的高超控制，这两个漫游车5年多来爬沟越坎、屡蹶屡振，至今依然保持着顽健的活力。相比之下，2008年5月25日在火星北极登陆并发现了水的凤凰号却耐不住严寒，于当年11月10日和地球失去了联系。人们仍在千呼万唤，期盼着这只“凤凰”从冬眠中醒来。

1964年纽约世博会美国馆展出“水手2号”金星探测器

火星漫游车“勇气号”
太阳系外圈硕大虚胖的类木行星不像结实紧凑的类地行星那样有着界限分明的岩石外壳，而是由气态和液态的氢、氦、氨与甲烷构成。先驱者10号和11号就是最早“远走高飞”探测类木行星的一对“姐妹”。1972年3月3日先驱者10号启程，次年12月发回第一组木星照片，1983年6月跨过海王星轨道并以第三宇宙速度沿双曲线飞出太阳系，此后便“渐行渐远渐无书”，于2003年1月在120亿公里外的太空和地球失去了最后联系。先驱者11号于1973年4月6日出发后不仅访问木星，而且利用木星的引力改变飞行轨道，1979年9月到达土星，此后也离开太阳系一去无踪。1977年9月5日和8月20日上路的旅行者1号和2号是又一双“孪生姐妹”，她们最大的特色是抓住176年一遇的外行星直线排列机遇，利用天体引力的“弹弓效应”连续加速。后起步的旅行者1号“走捷径”，于1979年初和1980年底先行到达木星和土星，饱览了两个“太阳系巨人”及其卫星的风采。“旅行者2号”则于1986年1月和1989年8月分别对天王星和海王星近距离观察，送回了最丰富珍贵的情报。目前旅行者1号是距离地球最远的“人类使者”，从165亿公里外发回地球的信号要15小时才能到达。令人叹息的是，专门到木星“蹲点”的伽利略号探测器忠诚服务了14年，2003年9月21日在环绕木星第35周轨道上接到地球的“自杀”指令，以每秒50公里的速度栽进木星的深渊，此举为了避免可能携带的地球细菌对木卫二欧罗巴的“星际感染”。太空中接下来的大举措发生在2005年1月14日，惠更斯探测器从卡西尼轨道器脱离，随后在土星最大的卫星泰坦上空张开降落伞，实现了人类最遥远的登陆。试看今日太阳系，我们已经遍访了8大行星，唯一留下的空白是因为“不能清扫和吞并轨道内其他天体”而在2006年被开出“行星籍”的冥王星，但“待遇”却并没有多大变化。2006年1月19日发射的新视野号探测器将于2015年7月到达这颗矮行星进行“正式访问”，并带来了发现者汤博的部分骨灰。

1972年3月发射的先驱者10号飞向木星

先驱者11号飞向土星

先驱者10号11号和旅行者1号2号运行路线图

惠更斯-卡西尼号探测土星光环

伽利略探测器绕木星运行
中国航天的异军突起给人类的太空事业带来了新的气象。1992年塞维利亚世博会和1993年大田世博会上，中国都展出了西昌火箭发射塔和长征系列火箭模型。伴随着亚洲卫星一号和澳星发射成功，中国迅速成为世界火箭发射商务市场的一支劲旅。1998年里斯本世博会中国表演了卫星模拟发射，2000年汉诺威世博会上，中国馆展出了自己未来的太空梭、宇宙空间站和月球漫游车，世界看到了一个民族的远大目标和宏伟抱负。2003年10月15日9时神舟5号飞船冲天而起，中国成为继前苏联、美国之后第3个独立载人航天的国家，2005年10月12日，神舟6号完成“多人多天”太空翱翔，2008年9月25日神舟7号实现了空间出舱活动。杨利伟、费俊龙、翟志刚等名字也永远写进了世界航天英雄谱。2007年10月24日嫦娥1号成功奔月，2010年建造空间站的天宫计划正在实施，2012年“追赶太阳”的夸父计划已经启动，中国人正稳扎稳打和后劲十足，实现着古老而辉煌的飞天之梦。2010年上海世博会的会旗已经由神舟6号搭载着环绕全球，中国航天科技集团等建造的“太空家园馆”将带给7000万观众全新的感受和体验。

2000年汉诺威世博会中国馆展出未来的宇宙空间站

2000年汉诺威世博会中国馆展出未来的登月漫游车
1939年纽约世博会、1964年纽约世博会和1970年大阪世博会都曾对5000年后的人类投放了“时间仓”，将精心甄选的千余件物品放进密封的金属容器并埋入地下，让遥远的子孙能解读祖先的历史和文明。而我们发往太空的探测器则携带过另一种“时间仓”。先驱者10号和先驱者11号都在天线主柱下镶嵌了一块镀金铝板，长23厘米宽15厘米，一对男女的裸体画像是人类的自我介绍和亲切问候，简单的图示和符号通报了太阳和九大行星在银河系的位置。这是美国著名天文学家和科普作家卡尔.萨根与夫人琳达.萨根共同设计的。旅行者1号和旅行者2号搭载的“时间仓”则是一张铜质镀金唱片《地球之声》，记录了风涛雷电、鸟兽虫鱼等天籁和55种语言的问好，以及不同民族乐器的演奏。其中包括中国古乐《流水》。还有115张图片，时任联合国秘书长瓦尔德海姆和美国总统卡特的信。唱片封套铀238镀层的半衰期能标识它的“年令”。如今这4个探测器都永远离开了地球母亲和太阳系家园，成为茫茫星际间的“宇宙飘瓶”。她们经得起地老天荒，她们的寿命将比太阳系更长。如果亿万年后真有其他星系的智慧生命获取并解读这些“时间仓”，一定会被地球人类的友善和多情所深深感动。更贴近现实的“太空时间仓”是联合国教科文组织列入“21世纪工程”的KEO计划，这一命名源自K、E、O三个字母是世界大部分语言里出现频率最高的发音。欧洲阿丽亚娜火箭将在2010年至2011年间发射一颗KEO卫星，于悠悠5万年后返回地球。KEO计划号召全世界60亿人不论国籍信仰、贫富贵贱，都为5万年后的人类写一封信，并平等拥有6000字符的“话语权”。KEO卫星还携带一枚人工钻石，内含一滴人类血液和空气、海水、土壤的样本，拥有巨大容量的玻璃光盘将录入人类掌握的各种知识，成为一座“现代亚里山大图书馆”。KEO时间仓无需埋入任何国家领土，不怕地球环境销蚀，可以算“交给上帝保存”了。当我们提起笔来准备给500个世纪后的子孙留下自己的肺腑之言时，大约都会进入一种圣洁崇高而温馨慈爱的心境吧。

先驱者号探测器上的镀金铝板

美国著名天文学家卡尔.萨根展示先驱者号探测器上的镀金铝板

旅行者号探测器上的金唱片《地球之声》

旅行者号探测器上的金唱片《地球之声》封套

KEO卫星时间仓内容物
也许没有一种科学像天文学那样伴随着全部人类文明的进程，深刻影响着哲学、宗教和文化的发展，并把世界人类团结起来。未曾仰望星空的人不会有深刻的思想，而探索宇宙的激情常常伴随着宽广的胸怀和纯洁的心灵。我们一切努力的终极意义和永恒价值是什么？人类存在的合理性和继续永久存在的可能性在哪里？当我们建立起清晰的宇宙概念并彻悟到自身的确切位置时，科学就会成为信仰的一部分。继续开拓知识的疆界，走向宏大和辽阔，是我们这颗行星上每一代人的不懈追求和无上荣光。